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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Energiespeicheranordnung mit zumindest einem Energiespeicher und einer Temperiereinrichtung zum Kühlen/Erwärmen des Energiespeichers. Die Erfindung betrifft außerdem eine Sprühplatte einer solchen Energiespeicheranordnung sowie ein Kraftfahrzeug mit zumindest einer solchen Energiespeichereinrichtung.
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Durch eine zunehmende Elektromobilität werden auch ständig steigende Anforderungen an die Reichweite und damit die Leistung von elektrischen Energiespeichern gestellt. Um die Leistung erhöhen zu können, werden deshalb bereits zum heutigen Tage elektrische Energiespeicher temperiert, das heißt gekühlt oder erwärmt und damit in einem für die Leistungsabgabe optimalen Temperaturfenster gehalten. Zur Kühlung der Energiespeicher wurde dabei bislang ungeachtet eines jeweiligen Zelltyps meist ein separater Wärmeübertrager in Form einer oder mehrerer mit Fluid durchströmbarer Platten eingesetzt. Je nach Anforderungen und notwendiger Kühlleistung kann dies mit zusätzlichen Bauteilen aus einem wärmeleitfähigen Material kombiniert werden, um die wärmeübertragende Oberfläche und damit wiederum auch die Kühlleistung zu erhöhen.
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Um darüber hinaus eine möglichst optimale Bauraumausnutzung in modernen Kraftfahrzeugen, insbesondere in Elektrofahrzeugen, erreichen zu können, werden zunehmend auch sogenannte Pouch-Zellen eingesetzt, die im Gegensatz zu den bislang weit verbreiteten zylindrischen Zellen mit meist massiver metallischer Außenhülle und um eine innere Elektrode gewickelte aktive Schichten, gestapelte oder gefaltete aktive Schichten aufweisen, die von einer flexiblen, meist auf Aluminiumbasis aufgebauten Außenfolie eingeschlossen sind. Die offenen Außenseiten der/des Außenfolie/Außenbeutels werden dabei meist thermisch verschweißt. Im Inneren des Außenbeutels können mehrere elektrische Energiespeicher bzw. Einzelzellen gestapelt werden, um in Reihenschaltung die elektrische Spannung und in Parallelschaltung die Kapazität und Strombelastbarkeit erhöhen zu können. Besonders vorteilhaft bei derartigen Pouch-Zellen, sind durch das fehlende Außengehäuse vergleichsweise geringe Dicken, ein geringes Gewicht und vor allem flexibel gestaltbare Abmessungen. Je nach Ausführung der Oberfläche sind derartige Pouch-Zellen jedoch im Gegensatz zu bislang aus dem Stand der Technik bekannten Hardcase-Zellen oftmals nicht sehr effizient über ihre Oberflächen kühlbar. Hier bietet aus thermischer Sicht insbesondere die Anbindung an die elektrischen Zellableiter zugleich auch die beste Wärmeableitung für die Abwärme aus einem Zellkern des elektrischen Energiespeichers. Aufgrund der relativ hohen Spannungen und der zugleich geforderten Sicherheiten gegen Kurzschluss und Überschlag ist jedoch eine Kühlung auf diese Weise mit konventionellen Wärmeübertrager nur schwer oder gar nicht möglich.
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Eine Temperierung von Pouchzellen über Kühlplatten an den Mantelflächen führt zu großen Temperaturgradienten über die Dicke der Zelle und damit zu einer geringeren Lebensdauer. Dieser Effekt wird verstärkt, wenn aus bauraumtechnischen Gründen nur zwischen jede zweite Zelle eine Kühlplatte eigesetzt wird. Zudem kann bei der Temperierung über Kühlplatten nicht gezielt auf die Verlustwärme an den Ableitern bzw. den Verbindungen der Ableiter eingegangen werde.
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Es gilt, die Abwärme der Energiespeicher möglichst direkt abzuführen, um die bei hohen Lade- und Entladeraten auftretenden großen Abwärmen abführen zu können. Zusätzlich müssen Batterien kleiner gebaut werden, um weniger Z-Bauraum und damit mehr Bodenfreiheit zu bieten.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, eine Energiespeicheranordnung anzugeben, die insbesondere bauraumoptimiert ist und zugleich eine verbesserte Zelltemperierung bei insbesondere hohen Lade- und Entladeraten und damit verbundenen großen Abwärmen ermöglicht.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine Sprühtemperierung, insbesondere eine Sprühkühlung, zur Temperierung bzw. zur Kühlung von zumindest elektrischen Zellableitern eines elektrischen Energiespeichers einzusetzen und dadurch einerseits eine verbesserte Temperierung bzw. Kühlung derselben und dadurch eine erhöhte Lebensdauer zu erreichen und andererseits durch den Einsatz einer Sprühplatte eine kostengünstige Sprühkühlung zu ermöglichen. Die erfindungsgemäße Energiespeicheranordnung besitzt dabei zumindest einen Energiespeicher sowie ein Temperiereinrichtung zum Kühlen bzw. Erwärmen, das heißt zum Temperieren, des zumindest einen Energiespeichers. Dieser zumindest eine Energiespeicher besitzt zwei elektrische Zellableiter, wobei die Temperiereinrichtung eine Sprühkabine aufweist, in welcher zumindest ein solcher Energiespeicher mit seinen Zellableitern aufgenommen bzw. angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist zusätzlich eine Sprühplatte mit zumindest zwei oder mehreren auf zugehörige Zellableiter der elektrischen Energiespeicher gerichteten Temperierfluidauslässen vorgesehen, so dass zumindest die Zellableiter mit einem dielektrischen Temperierfluid besprühbar und damit temperierbar, insbesondere kühlbar, sind. Durch eine derartige Sprühplatte kann im Vergleich zu bislang eingesetzten Düsen eine deutliche Reduzierung der Herstellungskosten erreicht werden. Selbstverständlich ist dabei denkbar, dass die Sprühplatte auch Temperierfluidauslässe aufweisen kann, die auf die Zellableiter und/oder einen Zellmantel des elektrischen Energiespeichers gerichtet sind und dadurch zusätzlich oder alternativ auch eine Kühlung bzw. Temperierung des elektrischen Energiespeichers über dessen Zellmantel ermöglichen. Hierdurch wäre eine besonders effektive Kühlung möglich. Eine derartige Sprühplatte ermöglicht somit eine vergleichsweise homogene Temperierung der elektrischen Energiespeicher in der Energiespeicheranordnung und dadurch eine hohe Leistung derselben, da diese insbesondere bei Wärme entwickelnden Lade- und Entladevorgängen in einem für die Leistung optimalen Temperaturfenster gehalten werden können. Hierdurch lässt sich insbesondere auch die Lebensdauer der Energiespeicher erhöhen. Im Vergleich zu bislang aus dem Stand der Technik bekannten Düsen kann zudem auch eine Bauraumersparnis erreicht werden, da die Sprühplatte üblicherweise vertikal stehend und damit nicht oberhalb oder unterhalb der Energiespeicher angeordnet ist. Hierdurch kann insbesondere eine Reduzierung der Höhe (Z-Richtung) und eine erhöhte Bodenfreiheit erreicht werden. Selbstverständlich ist dabei auch vorstellbar, dass die Temperierfluidauslässe der Sprühplatte nicht nur auf die Zellableiter, sondern beispielsweise auch auf die die Zellableiter verbindenden Stromschienen gerichtet sind. Mittels derartiger Sprühplatten lässt sich darüber hinaus auch eine hohe Flexibilität hinsichtlich einer Anpassbarkeit an veränderter Verlustleistungen bzw. Bauraumgeometrien erreichen. Für die Energiespeicher kommen sowohl zylindrische Rundzellen als auch sogenannte Pouch-Zellen in Betracht.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung weist die Sprühplatte jeweils eine erste und eine zweite Platte auf, die fluiddicht miteinander verbunden sind und ein innenliegendes Kanalsystem begrenzen, welches von einem Temperierfluideingang zu den Temperierfluidauslässen führt. Hierdurch kann die Sprühplatte kostengünstig und darüber hinaus äußerst flexibel aufgebaut werden, da zur Herstellung der einzelnen Platten für unterschiedliche Energiespeicheranordnungen lediglich das zur Herstellung der jeweiligen Platte erforderliche Werkzeug, beispielsweise ein Kunststoffspritzgießwerkzeug oder ein Stanz-/Umformwerkzeug, ausgewechselt werden muss. Die Sprühplatte kann selbstverständlich je Zellableiter auch mehrere übereinander und/oder nebeneinander angeordnet Temperierfluidauslässe, insbesondere Düsen, aufweisen, wodurch eine möglichst homogene Temperierung erreicht werden kann. Auch ein Durchlassquerschnitt der jeweiligen Temperierfluidauslässe kann variiert werden, so dass beispielsweise näher zum Temperierfluideingang gelegene Temperierfluidauslässe einen kleineren Durchgangsquerschnitt aufweisen als danach angeordnete, wodurch ebenfalls Einfluss auf einen jeweiligen Temperierfluidausstoß und damit eine jeweilige Temperierleistung im Sinne der Kühlleistung genommen werden kann. Insbesondere können durch derartige unterschiedliche große Temperierfluidauslässe auch besonders temperaturgefährdete Bereiche verstärkt gekühlt werden.
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Zweckmäßig sind in zumindest einer der beiden Platten Temperierfluidauslässe angeordnet. Derartige Temperierfluidauslässe können beispielsweise beim Herstellen der jeweiligen Platten, insbesondere bei einem Umformvorgang, mit eingestanzt werden, wobei selbstverständlich auch denkbar ist, dass in beiden die jeweilige Sprühplatte bildenden Platten derartige Temperierfluidauslässe angeordnet sind, so dass durch ein zwischen zwei benachbarten Energiespeichern erfolgendes Anordnen einer derartigen Sprühplatte ein gleichzeitiges Temperieren bzw. Kühlen beider benachbarter Energiespeicher möglich ist. Der Temperierfluideingang kann dabei in einer der beiden Platten vorgesehen sein, wobei selbstverständlich auch denkbar ist, dass jede der beiden Platten eine Teilquerschnitt des Temperierfluideingangs bildet, beispielsweise in der Art eines Halbkreises, wodurch der Temperierfluideingang in der Fügeebene der beiden Platten liegt. Die Platten könne dabei unterschiedlich ausgestaltet sein oder aber als Gleichteile, wobei in diesem Fall auf beiden Seiten Temperierfluidauslässe vorhanden sind.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung sind die beiden Platten aus Metall, insbesondere aus Aluminium, oder aus Kunststoff ausgebildet und über eine Schweißverbindung, eine Lötverbindung oder eine Klebeverbindung miteinander verbunden. Durch eine derartige Ausbildung ist eine besonders kostengünstige und zugleich qualitativ hochwertige Herstellung der Kühlplatten denkbar. Sofern diese beispielsweise aus Kunststoff ausgebildet sind, insbesondere als Kunststoffspritzgussteil, lassen sich diese auch vergleichsweise leicht ausbilden.
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Bei einer alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Energiespeicheranordnung ist die Sprühplatte als Strangpressprofil ausgebildet, in welches anschließend die jeweils erforderlichen Temperierfluidauslässe eingebracht, insbesondere eingestanzt, werden. Selbstverständlich kann die Sprühplatte wiederum alternativ auch als umgeformtes Blechteil ausgebildet sein, welches entlang einer Naht über eine Crimpverbindung, eine Falzverbindung oder eine Lötverbindung geschlossen wird. Sämtliche Ausführungsformen ermöglichen dabei eine sowohl kostengünstige als auch qualitativ hochwertige Herstellung der Sprühplatte.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung sind die Temperierfluidauslässe derart ausgebildet, dass sie ein Aussprühen von Temperierfluid senkrecht oder schräg zu einer Außenoberfläche der Sprühplatte bewirken. Durch einen unterschiedlichen Aussprühwinkel der jeweiligen Temperaturfluidauslässe relativ zur Außenoberfläche der Sprühplatte lässt sich ein definiertes Ansprühen der Zellableiter und damit eine vordefinierte Temperierung bzw. Kühlung derselben erreichen. Selbstverständlich ist auch denkbar, dass einzelne Temperierfluidauslässe derart ausgebildet sind, dass diese einen Temperierfluidausstoß in mehrere Richtungen ermöglichen, so dass über einen solchen Temperierfluidauslass sowohl ein Besprühen des Zellableiters mit dielektrischem Temperierfluid als auch ein Besprühen eines Zellmantels des elektrischen Energiespeichers mit Temperierfluid möglich ist.
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Alternativ oder zusätzlich kann selbstverständlich die Sprühplatte auch mit ihrer Außenoberfläche senkrecht bzw. schräg zu den Zellableitern der Energiespeicher angeordnet sein, wodurch beispielsweise ein Abstand zwischen den jeweiligen Temperierfluidauslässen und zugehörigen Zellableitern variiert werden kann. Durch eine Schrägstellung der Sprühplatte können darüber hinaus konstruktive Gegebenheiten berücksichtigt werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung sind die Temperierfluidauslässe in der Art von Düsen, insbesondere schlitzförmig oder rund, ausgebildet. Hierdurch kann beispielsweise ein gezielter Punktstrahl, ein Sprühnebel oder aber auch eine Sprühlinie beim Auftreffen des Temperierfluids auf die Zellableiter bzw. Zellmantels des Energiespeichers erreicht werden. Auch hierdurch ist eine individuelle und lokal unterschiedliche Beaufschlagung der Zellableiter bzw. der Zellmäntel mit Temperierfluid möglich.
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Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, eine Sprühplatte einer zuvor beschriebenen Energiespeicheranordnung anzugeben, die zumindest zwei Temperierfluidauslässe aufweist und entweder jeweils aus einer ersten und einer zweiten fluiddicht miteinander verbundenen Platte ausgebildet ist, wobei die beiden Platten ein innenliegendes Kanalsystem begrenzen, das von einem Temperierfluideingang zu den Temperierfluidauslässen führt, oder die als Strangpressprofil ausgebildet ist. Hierdurch sind ein Einsatz in der zuvor beschriebenen Energiespeicheranordnung sowie eine effiziente Temperierung der Energiespeicher möglich.
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Auch kann dadurch die Sprühplatte kostengünstig und äußerst flexibel aufgebaut werden, da zur Herstellung der einzelnen Platten für unterschiedliche Energiespeicheranordnungen lediglich das zur Herstellung der jeweiligen Platte erforderliche Werkzeug, beispielsweise ein Kunststoffspritzgießwerkzeug oder ein Stanz-/Umformwerkzeug, ausgewechselt werden muss. Die Sprühplatte kann selbstverständlich je Zellableiter auch mehrere übereinander und/oder nebeneinander angeordnet Temperierfluidauslässe, insbesondere Düsen, aufweisen, wodurch eine möglichst homogene Temperierung erreicht werden kann. Auch ein Durchlassquerschnitt der jeweiligen Temperierfluidauslässe kann variieren, so dass beispielsweise näher zum Temperierfluideingang gelegene Temperierfluidauslässe einen kleineren Durchgangsquerschnitt aufweisen als danach angeordnete, wodurch ebenfalls Einfluss auf einen jeweiligen Temperierfluidausstoß und damit eine jeweilige Temperierleistung genommen werden kann.
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Zweckmäßig sind in zumindest einer der beiden Platten Temperierfluidauslässe angeordnet. Derartige Temperierfluidauslässe können beispielsweise beim Herstellen der jeweiligen Platten, insbesondere bei einem Umformvorgang, mit eingestanzt werden, wobei selbstverständlich auch denkbar ist, dass in beiden die jeweilige Sprühplatte bildenden Platten derartige Temperierfluidauslässe angeordnet sind, so dass durch ein zwischen zwei benachbarten Energiespeichern erfolgendes Anordnen einer derartigen Sprühplatte ein gleichzeitiges Temperieren bzw. Kühlen beider benachbarter Energiespeicher möglich ist. Der Temperierfluideingang kann dabei in einer der beiden Platten vorgesehen sein, wobei selbstverständlich auch denkbar ist, dass jede der beiden Platten eine Teilquerschnitt des Temperierfluideingangs bildet, beispielsweise in der Art eines Halbkreises, wodurch der Temperierfluideingang in der Fügeebene der beiden Platten liegt. Die Platten könne dabei unterschiedlich ausgestaltet sein oder aber als Gleichteile, wobei in diesem Fall auf beiden Seiten Temperierfluidauslässe vorhanden sind.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung sind die beiden Platten aus Metall, insbesondere aus Aluminium, oder aus Kunststoff ausgebildet und über eine Schweißverbindung, eine Lötverbindung oder eine Klebeverbindung miteinander verbunden. Durch eine derartige Ausbildung ist eine besonders kostengünstige und zugleich qualitativ hochwertige Herstellung der Kühlplatten denkbar. Sofern diese beispielsweise aus Kunststoff ausgebildet sind, insbesondere als Kunststoffspritzgussteil, lassen sich diese auch vergleichsweise leicht ausbilden. Durch eine Ausbildung aus Aluminium kann die Sprühplatte zusätzlich als Wärmesenke genutzt werden, wodurch zusätzlich eine konvektive Temperierung der Zellableiter bzw. Energiespeicher ermöglicht wird.
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Bei einer alternativen Ausführungsform ist die Sprühplatte als Strangpressprofil ausgebildet, in welches anschließend die jeweils erforderlichen Temperierfluidauslässe eingebracht, insbesondere eingestanzt, werden. Selbstverständlich kann die Sprühplatte wiederum alternativ auch als umgeformtes Blechteil ausgebildet sein, welches entlang einer Naht über eine Crimpverbindung, eine Falzverbindung oder eine Lötverbindung geschlossen wird. Sämtliche Ausführungsformen ermöglichen dabei eine sowohl kostengünstige als auch qualitativ hochwertige Herstellung der Sprühplatte.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung sind die Temperierfluidauslässe derart ausgebildet, dass sie ein Aussprühen von Temperierfluid senkrecht oder schräg zu einer Außenoberfläche der Sprühplatte bewirken. Durch einen unterschiedlichen Aussprühwinkel der jeweiligen Temperaturfluidauslässe relativ zur Außenoberfläche der Sprühplatte lässt sich ein definiertes Ansprühen der Zellableiter und damit eine vordefinierte Temperierung bzw. Kühlung derselben erreichen.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung sind die Temperierfluidauslässe in der Art von Düsen, insbesondere schlitzförmig oder rund, ausgebildet. Hierdurch kann beispielsweise ein gezielter Punktstrahl, ein Sprühnebel oder aber auch eine Sprühlinie beim Auftreffen des Temperierfluids auf die Zellableiter bzw. Zellmantels des Energiespeichers erreicht werden.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
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Dabei zeigen, jeweils schematisch,
- 1 eine Schnittdarstellung durch eine mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Energiespeicheranordnung,
- 2 eine Schnittdarstellung durch eine weitere mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sprühplatte,
- 3 eine Schnittdarstellung entlang der Schnittebene A-A durch die erfindungsgemäße Kühlplatte aus 2,
- 4 eine mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlplatte mit unterschiedlich zur Oberfläche der Kühlplatte ausgerichteten T em perierfluidauslässen,
- 5 eine geneigt zu einem Zellableiter angeordnete Kühlplatte,
- 6a bis k jeweils Schnittdarstellung durch unterschiedliche Ausführungsformen von Temperierfluidauslässen.
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Entsprechend der 1, weist eine erfindungsgemäße Energiespeicheranordnung 1 zumindest einen, hier mehrere Energiespeicher 2 sowie eine Temperiereinrichtung 3 zum Kühlen/Erwärmen, das heißt generell zum Temperieren, der Energiespeicher 2 auf. Die Energiespeicher 2 besitzen dabei jeweils zwei elektrische Zellableiter 4, die gemäß der 1 hintereinander (in der Blattebene) angeordnet sind, so dass je Energiespeicher 2 nur ein Zellableiter 4 zu sehen ist. Die Temperiereinrichtung 3 besitzt eine Sprühkabine 5, in welcher die Energiespeicher 2 mit ihren Zellableitern 4 angeordnet sind. Ebenfalls vorgesehen ist eine Sprühplatte 6 (vgl. auch die 2 bis 5) mit mehreren auf zugehörige Zellableiter 4 gerichteten Temperierfluidauslässen 7, sodass zumindest die Zellableiter 4 über die darauf gerichteten Temperierfluidauslässe 7 mit einem dielektrischen Temperierfluid 8 beaufschlagbar, insbesondere besprühbar, oder bespritzbar sind.
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Gemäß den 1 und 2 ist die Sprühplatte 6 jeweils aus einer ersten Platte 9 und einer zweiten Platte 10 ausgebildet, die fluiddicht miteinander verbunden sind und ein innenliegendes Kanalsystem 11 (vgl. auch die 3 bis 5) begrenzen, wobei dieses Kanalsystem 11 von einem Temperierfluideingang 12 zu den jeweiligen Temperierfluidauslässen 7 führt. Bei der gemäß der 2 dargestellten Sprühplatte 6 ist dabei die zweite Platte 10 eben ausgebildet und weist keine Temperierfluidauslässe 7 auf, so dass die gemäß der 2 dargestellte Sprühplatte 6 lediglich in eine Richtung, hier nach links, sprüht. Bei der gemäß der 1 dargestellten Sprühplatte 6 ist diese jedoch aus zwei ersten, insbesondere als Gleichteile ausgebildeten, Platten 9 zusammengefügt, so dass sie auf beiden Seiten Temperierfluidauslässe 7 aufweist und dadurch zwischen zwei Energiespeichern 2 angeordnet werden und diese gleichzeitig über ihre Zellableiter 4 mit dielektrischem Temperierfluid 8 beaufschlagen kann. Eine Herstellung der jeweiligen Platte 9 ist dabei vergleichsweise einfach mittels eines Stanz- und/oder Umformvorgangs möglich.
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Gemäß der Sprühplatte 6 gemäß der 3, weist deren Kanalsystem 11 fünf im Einbauzustand im Wesentlichen vertikal angeordnete Kanäle auf, in deren Verlauf jeweils vier übereinander angeordnete Temperierfluidauslässe 7 angeordnet sind. Verbunden sind diese vertikalen Kanäle durch einen unten verlaufenden Verbindungskanal, dessen Querschnitt sich vom Temperierfluideinlauf 12 nach links hin verkleinern kann, um eine Gleichverteilung des Temperierfluids zu unterstützen. Dabei kann die Gleichverteilung des Temperierfluids nicht nur durch die gezeigte, schrittweise Verengung des unteren Verbindungskanals, sondern auch durch die relativ eng ausgebildeten Temperierfluidauslässe 7 erreicht werden.
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Generell können die beiden Platten 9, 10 aus Metall, beispielsweise aus Aluminium, oder aus Kunststoff ausgebildet sein und über eine Schweißverbindung, eine Lötverbindung oder eine Klebeverbindung fluiddicht miteinander verbunden werden. Eine Ausführung aus Aluminium ermöglicht eine nicht nur gewichtsreduzierte Herstellung, sondern schafft auch die Möglichkeit einer vergleichsweise großen Wärmeübertragerfläche, sodass in diesem Fall die Sprühplatte 6 zusätzlich als Wärmesenke dient. Bei einer Ausführungsform der beiden Platten 9, 10 aus Kunststoff ist es möglich, diese als Kunststoffspritzgussteile auszubilden und dadurch ebenfalls gewichtsoptimiert und zugleich kostengünstig herzustellen. Bei einer Ausbildung aus Kunststoff kann insbesondere ein Verschweißen oder Verkleben eine einfache aber zugleich zuverlässige Verbindungsmöglichkeit der beiden Platten 9, 10 darstellen. Denkbar ist hierbei auch, dass die Platte 9 beispielsweise mittels eines entsprechenden Umformwerkzeugs umgeformt und anschließend mittels eines entsprechenden Stanzwerkzeugs ausgestanzt und die Temperierfluidauslässe 7 hergestellt werden. Alternativ ist selbstverständlich auch denkbar, dass die Sprühplatte 6 als Strangpressprofil ausgebildet ist, wie dies beispielsweise gemäß den 4 und 5 dargestellt ist, und anschließend die Temperierfluidauslässe 7 eingebracht bzw. eingestanzt werden.
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Die Temperierfluidauslässe 7 können dabei derart ausgebildet sein, dass sie ein Aussprühen von Temperierfluid 8 senkrecht oder schräg zu einer Außenoberfläche 13 der Sprühplatte 6 bewirken. Dabei ist selbstverständlich auch denkbar, dass ein solcher Temperierfluidauslass 7, wie dieser beispielsweise gemäß der 4 dargestellt ist, aus zwei eng beieinander liegenden Temperierfluidteilauslässen 7a und 7b besteht, die ein Aussprühen von Temperierfluid 8 unter unterschiedlichen Winkeln α, β ermöglichen.
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Gemäß den 1 bis 3 ist dabei der Temperierfluideingang 12 in der Platte 9 angeordnet, wobei selbstverständlich auch denkbar ist, dass jeweils ein Teilquerschnitt dieses Temperierfluideingangs 12 in beiden Platten 9, 10 angeordnet ist. Generell kann die Sprühplatte 6 auch aus zwei ersten Platten 9 oder einer ersten und einer zweiten Platte 9, 10 ausgebildet sein. Die Temperierfluidauslässe 7 können dabei beispielsweise in der Art von Düsen, beispielsweise schlitzförmig oder rund (vergleiche insbesondere die 3) ausgebildet sein.
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Die gemäß der 5 dargestellte Sprühplatte 6 besitzt einen Temperierfluidauslass 7, welcher ein nahezu orthogonales Ausstoßen bzw. Aussprühen von Temperierfluid 8 relativ zur Außenoberfläche 13 der Sprühplatte 6 ermöglicht. Um bei einer derartigen Ausrichtung des Temperierfluidauslasses 7 trotzdem unterschiedliche Winkel realisieren zu können, kann vorgesehen sein, dass die Sprühplatte 6 um einen Winkel γ schräg zum Zellableiter 4 angeordnet ist. Hierdurch kann ebenfalls ein schräges Aufsprühen von dielektrischem Temperierfluid 8 auf den Zellableiter 4 erfolgen. Selbstverständlich können sämtliche Temperierfluidauslässe 7 auch derart angeordnet sein, dass sie nicht nur die Zellableiter 4 mit dielektrischem Temperierfluid 8 beaufschlagen und dadurch temperieren, sondern dielektrisches Fluid 8 auch an einen Zellmantel 14 sprühen und dadurch eine Kühlung des Zellmantels 14 bewirken. Ein Abstand d (vergleiche 1) zwischen einem jeweiligen Temperierfluidauslass 7 und dem von diesem besprühten Zellableiter 4 ist dabei vorbestimmt, wodurch eine vordefinierte Menge an Temperierfluid 8 auf diesen aufgesprüht werden kann.
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Betrachtet man die 3, so kann man erkennen, dass das Kanalsystem 11 vom Temperierfluideingang 12 zu den einzelnen Temperierfluidauslässen 7 führt, wobei diese einzelnen Temperierfluidauslässe 7 unterschiedliche Querschnitte aufweisen können, sodass beispielsweise ein näher am Temperierfluideingang 12 gelegener Temperierfluidauslass 7 einen kleineren Querschnitt aufweisen kann, als ein weiter davon entfernt liegender, wodurch eine homogene Verteilung des Temperierfluids 8 und auch ein homogenes Ausstoßen desselben über die einzelnen Temperierfluidauslässe 7 unterstützt werden kann.
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Gemäß der 3 sind dabei je Platte 9 fünf Temperierfluidauslässe 7 nebeneinander und jeweils vier übereinander angeordnet. Selbstverständlich sind auch andere, hiervon abweichende, Anordnungen der Temperierfluidauslässe 7 denkbar.
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Die vorliegende Erfindung betritt nicht nur die Energiespeicheranordnung 1 als Ganzes, sondern auch die erfindungsgemäße dort eingesetzte Sprühplatte 6, für welche die zuvor gemachten und nachfolgenden Ausführungen analog gelten.
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Betrachtet man die 6, so kann man in dieser noch unterschiedliche Querschnittsformen der Temperierfluidauslässe 7 erkennen, wobei der Temperierfluidauslass 7 gemäß der 6a die einfachste Ausführungsform darstellt. Dieser Temperierfluidauslass 7 weist parallele Wände auf, während der Temperierfluidauslass 7 gemäß der 6b sich in Ausströmrichtung konisch erweiternde Wände (Diffusor) und der gemäß der 6c dargestellte Temperierfluidauslass 7 sich in Ausströmrichtung des Temperierfluids 8 konisch verjüngende Wände (Düse) besitzt. Gemäß der 6d ist ein Temperierfluidauslass 7 gezeigt, der einen umlaufenden Rand 15 und einen trompetenförmigen Eingang besitzt. Der Temperierfluidauslass 7 gemäß der 6e ist um einen Winkel α zu einer orthogonalen Außenoberfläche 13 der Sprühplatte 6 geneigt und ermöglicht dadurch ein schräges Aussprühen von Temperierfluid 8. Durch den im Vergleich zur 6d größeren, insbesondere in Ausstoßrichtung längeren, Rand 15 bei dem Temperierfluidauslass 7 gemäß der 6f kann der Abstand d zwischen dem Temperierfluidauslass 7 und dem von diesem zu besprühenden Zellableiter 4 beeinflusst werden.
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Die 6g zeigt einen Temperierfluidauslass 7, der ebenfalls ein schräges Aussprühen von Temperierfluid 8, hier zur rechten Seite, ermöglicht. Der Temperierfluidauslass 7 gemäß der 6h entspricht dem der 6d, jedoch ohne Rand 15. In 6i ist ein zum Temperierfluidauslass 7 der 6h analoger Temperierfluidauslass 7 gezeigt, jedoch nicht mit einem sich trompetenförmig öffnenden Eingang, sondern mit einem gefasten Eingang. Dieser ist gemäß dem Temperierfluidauslass 7 aus der 6j noch mit einem verlängerten Rand versehen. Um dabei eine Kerbwirkung, insbesondere beim Umformen der Temperierfluidauslässe 7 zu reduzieren, kann ein Übergang zwischen dem Rand 15 und der Außenoberfläche 13 ausgerundet sein (vergleiche 6j). Gemäß der 6k kann der Rand 15 selbstverständlich auch orthogonal in die Außenoberfläche 13 der Sprühplatte 6 übergehen.
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Alles in allem kann mit der erfindungsgemäßen Energiespeicheranordnung 1 und der erfindungsgemäßen Sprühplatte 6 eine homogene Temperierung der Energiespeicher 2 und damit eine vergleichsweise hohe Leistungsfähigkeit und eine optimierte Wärmeabfuhr erreicht werden. Durch die entsprechend ausgebildete Sprühplatte 6 kann zudem eine kostengünstige Umsetzung einer Sprühkühlung realisiert werden, wobei durch einen einfachen Austausch beispielsweise der Platte 9 eine schnelle Anpassbarkeit bei veränderten Verlustleistungen bzw. geänderten Bauteilgeometrien möglich ist. Im Vergleich zu Düsen bzw. einer unterhalb oder oberhalb der Energiespeicher 2 angeordneten Kühlplatte kann mit der erfindungsgemäßen Sprühplatte auch eine Reduzierung des Bauraumbedarfs erreicht werden. Durch die optimierte Temperierung, insbesondere durch die optimierte Kühlung der Energiespeicher 2 wird zudem deren Lebensdauer verlängert.
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Eingesetzt werden kann die erfindungsgemäße Energiespeicheranordnung 1 in einem Kraftfahrzeug 16, beispielsweise in einem Elektrofahrzeug 17 oder einem Hybridfahrzeug 18.
